蘭州市永登縣紅城鎮(zhèn)耕地土壤污染現(xiàn)狀評價

張 斌

(甘肅省地質(zhì)調(diào)查院，甘肅 蘭州 730000)

1 研究區(qū)概況

紅城鎮(zhèn)位于蘭州市永登縣中南端，是甘肅四大名鎮(zhèn)之一。該地交通便利，全鎮(zhèn)總面積441 km2，總耕地35.87 km2，其中老水地6.3 km2，新河地2.1 km2，旱砂地15.75 km2。紅城鎮(zhèn)自然條件優(yōu)越，區(qū)位優(yōu)勢明顯。紅城鎮(zhèn)地處莊浪河川，海拔1 836～1 920 m，年降水量281 mm，年平均氣溫7.2 ℃，無霜期146 d[1]，水資源充沛，四季分明，光能豐富，熱量充裕，是莊浪河川重要的糧食、油料、果品、肉禽蛋等副食品重要產(chǎn)地。

2 樣品采集方法

本次表層點位布設(shè)根據(jù)農(nóng)用地典型特色農(nóng)產(chǎn)品區(qū)域、重點監(jiān)管企業(yè)影響區(qū)域、主要農(nóng)用地分布區(qū)域等情況，進行現(xiàn)場踏勘。根據(jù)現(xiàn)場基本情況優(yōu)化點位布設(shè)、增減點位數(shù)量，考慮兼顧樣點的代表性和均勻性，按照密度為1個/km2進行布設(shè)，本次共布設(shè)采集了13件表層土壤樣品。

按照每4～8個表層樣點布設(shè)1個深層樣點，本次共布設(shè)采集了2件深層土壤樣品。

垂向剖面采樣深度為2 m左右，垂向每隔20 cm或按土壤自然分層采集1件樣品，每處采集10件樣品。選擇土壤垂向剖面主要是為了解元素在深度上的變化情況，分析其對深部土壤以及地下水的影響。

耕地周邊的灌溉溝渠一般水深較淺，灌溉過程中常常有相當(dāng)量的表層沉積物連水一起輸入農(nóng)田，這些沉積物本身也是水環(huán)境的基本組成部分，外源重金屬隨水中懸浮顆粒物進入水體或以溶解態(tài)進入水體中，而被浮游生物微生物所吸附，經(jīng)過一段時間的絮凝沉淀最后歸屬于水體底部沉積物中，被水底沉積物吸附的重金屬又可通過一系列物理、化學(xué)和生物過程而釋放出來，生物利用度大大提高，生物毒性效應(yīng)增強[2]。因此河流沉積物中重金屬含量常被用作判別水環(huán)境質(zhì)量的重要參考指標(biāo)。對于農(nóng)田灌溉溝渠來說，沉積物中所含重金屬也是最具指示作用的污染因子，因此更有現(xiàn)實研究價值[3]。為此本次研究共布設(shè)采集了灌溉水樣品和灌溉渠底泥樣品各1件。

3 研究區(qū)耕地土壤狀況特征

3.1 表層土壤特征

分別對研究區(qū)表層土壤的有益元素和有害元素數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)統(tǒng)計，統(tǒng)計各元素平均值、標(biāo)準差、變異系數(shù)、最大值和最小值(見表1和表2)，分別分析研究區(qū)土壤的養(yǎng)分情況及污染情況。

表1 有益元素分析結(jié)果表

表2 有害元素分析結(jié)果表(mg/kg)

據(jù)表1可見，紅城鎮(zhèn)表層土壤pH值為8.00～8.36，屬于堿性土，有機質(zhì)含量為13.79 ～23.18 g/kg，含量等級為較缺乏-中等；全氮含量為0.89～1.26 g/kg，含量等級為較缺乏-中等；全磷含量為0.96～1.63 g/kg，含量等級為較豐富-豐富；全鉀含量為22.17～25.91 g/kg，含量等級為較豐富-豐富；硒含量為0.17～0.36 mg/kg，等級為適量；陽離子交換量為13.79～23.18 cmol /kg。最終計算得出土壤養(yǎng)分地球化學(xué)綜合得分為4分，土壤養(yǎng)分較豐富，土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級為二級。

據(jù)表2可見，紅城鎮(zhèn)表層土壤鉻含量最大值為74.04 mg/kg,鎳含量最大值為35.36 mg/kg,銅含量最大值30.36 mg/kg,鋅含量最大值為85.10 mg/kg,鎘含量最大值為0.31 mg/kg,鉛含量最大值為35.20 mg/kg,砷含量最大值為17.43 mg/kg,汞含量最大值為0.262 mg/kg,苯并[a]芘含量最大值為0.0125 mg/kg,六六六、滴滴涕含量均小于0.002 mg/kg。通過對比發(fā)現(xiàn)，所有有害元素含量均低于篩選值。土壤環(huán)境清潔，土壤環(huán)境地球化學(xué)等級為一等。

3.2 深層土壤特征

通過對本次表層土壤中污染物含量與深層土壤中污染物的含量的比值，進行土壤點位單項污染物累積性分析(見圖1)。

圖1 研究區(qū)表層土壤各元素累積性評價結(jié)果圖

從圖1可以看出，鎘、砷、鉛存在一定的輕度累積，鉛、鉻、銅、鎳均無累積，砷存在一定重度累積，可能與周圍存在重點監(jiān)管企業(yè)排放的污染物長期影響有關(guān)。

3.3 垂直剖面特征

按照不同深度將垂直剖面所有樣品重金屬元素含量匯至成曲線，共8種重金屬元素，每種元素匯至成一條曲線，分析研究區(qū)垂向重金屬含量變化特征(見圖2)。由圖2可以看出，垂直剖面pH值從地表至2 m，依次為下降的過程，規(guī)律異常明顯。說明點處地表環(huán)境更趨向于堿性環(huán)境。

圖2 垂直剖面元素含量變化圖

8種重金屬的含量變化規(guī)律不太明顯，總體表現(xiàn)為自地表向下重金屬含量略有下降，并且在1.2～1.6 m大部分元素含量有增高的趨勢，至1.8～2 m時又有回落。汞含量在1.2 m時突然增高，原因有待進一步研究。

3.4 灌溉水及灌溉渠底泥特征

紅城鎮(zhèn)主要灌溉水為莊浪河的水，通過本次采集的1件灌溉水與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準進行對比發(fā)現(xiàn)，所分析的17項指標(biāo)中有15項達到了Ⅰ類標(biāo)準，另外2項硫化物達到Ⅴ類標(biāo)準和總磷均達到Ⅳ類標(biāo)準。分析結(jié)果見表3。

表3 灌溉水樣品分析結(jié)果表(mg/L)

4 結(jié)論

通過對研究區(qū)表層土壤樣品、深層土壤樣品、垂直剖面、灌溉水積灌溉渠底泥等樣品綜合分析發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)灌溉水環(huán)境質(zhì)量好，基本可以達到Ⅰ類標(biāo)準，灌溉渠底泥也比較清潔無污染，從表層土壤與深層土壤積垂直剖面的對比可以看出，大部分重金屬元素趨于穩(wěn)定，基本上為無累積或輕度累積，僅汞存在重度累積且垂直變化趨勢上存在突變情況，可能與周圍存在重點監(jiān)管企業(yè)有關(guān)。說明隨著時間的推移和人為的因素，土壤還是存在一定的污染。但所有樣品均未超過各元素篩選值，總體上土壤環(huán)境地球化學(xué)等級為一等，且研究區(qū)土壤養(yǎng)分較豐富，土壤養(yǎng)分地球化學(xué)等級為二級，最終綜合評價該區(qū)土壤質(zhì)量為一等。